氧化還原反應的配平及計算(教學設計范本)

#專題五氧化還原反應的配平及應用連線高考氧化還原反應理論是高中化學的基礎和重點，在生產實際中的應用極為廣泛，貫穿于中學化學的全過程，基本概念的理解、電子轉移數目的判斷等知識幾乎年年考查；有些氧化還原反應同時也是離子反應，離子反應是中學化學的核心內容，離子方程式的書寫及正誤判斷、離子共存的判斷是歷年高考化學命題的焦點，也是必考點。高考常將兩部分內容融合在一起考查，即書寫離子方程式時往往要用到氧化還原反應理論。有關氧化還原反應的計算通常是以工業(yè)生產流程為載體，將氧化還原反應原理應用到生產、生活和高科技成果中。重點、難點探源一、氧化還原反應反應的實質就是電子轉移，其表示方法有：1、單線橋法 從被氧化（失電子，化合價升高）的元素——→被還原（得電子，化合價降低）的元素，標明電子數目，不注明得失。如反應（ 1）。2、雙線橋法 得失電子分開注明， 從反應物——→生成物（同種元素） 注明得失及電子數目。 如反應（2）。追蹤高考1．【2018新課標1卷】焦亞硫酸鈉（ Na2S2O5）在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應用廣泛?；卮鹣铝袉栴}：（1）生產 Na2S2O5，通常是由 NaHSO3過飽和溶液經結晶脫水制得。寫出該過程的化學方程式【答案】（ 1）2NaHSO3＝Na2S2O5+H2O【解析】（1）亞硫酸氫鈉過飽和溶液脫水生成焦亞硫酸鈉，根據原子守恒可知反應的方程式為2NaHSO3＝Na2S2O5+H2O；2．【2018新課標2卷】我國是世界上最早制得和使用金屬鋅的國家，一種以閃鋅礦（ ZnS，含有 SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質）為原料制備金屬鋅的流程如圖所示：相關金屬離子 [c0（Mn+）=0.1mol·L-1]形成氫氧化物沉淀的 pH范圍如下：金屬離子Fe3+Fe2+Zn2+Cd2+開始沉淀的 pH1.56.36.27.4沉淀完全的 pH2.88.38.29.4回答下列問題：TOC\o"1-5"\h\z（1）焙燒過程中主要反應的化學方程式為 。（2）濾渣 1的主要成分除 SiO2外還有 ；氧化除雜工序中 ZnO的作用是 ，若不通入氧氣，其后果是 。（3）溶液中的 Cd2+可用鋅粉除去，還原除雜工序中反應的離子方程式為 。3）ZnS+O2 ZnO+SO2PbSO4調節(jié)溶液的 pH無法除去雜質 Fe2+2+ 2+Zn+Cd2+＝Zn2++CdSO2，然后用稀硫酸溶浸，生成硫酸鋅、硫酸亞鐵和硫酸鎘，二氧化硅與稀硫酸不反應轉化為濾渣，由于硫酸鉛不溶于水，因此濾渣 1中還含有硫酸鉛。由于沉淀亞鐵離子的 pH較大，需要將其氧化為鐵離子，通過控制 pH得到氫氧化鐵沉淀；濾液中加入鋅粉置換出 Cd，最后將濾液電解得到金屬鋅。則（1）由于閃鋅礦的主要成分是 ZnS，因此焙燒過程中主要反應的化學方程式為2ZnS+3O2 2ZnO+2SO2。（2）由于硫酸鉛不溶于水，因此濾渣 1的主要成分除 SiO2外還有 PbSO4；要測定鐵離子，需要調節(jié)溶液的pH，又因為不能引入新雜質，所以需要利用氧化鋅調節(jié) pH，即氧化除雜工序中 ZnO的作用是調節(jié)溶液的 pH。根據表中數據可知沉淀亞鐵離子的 pH較大，所以若不通入氧氣，其后果是無法除去雜質Fe2+。（3）溶液中的 Cd2+可用鋅粉除去，反應的離子方程式為 Zn+Cd2+＝Zn2++Cd。指點迷津、氧化還原反應方程式的配平方法——化合價升降法。其基本步驟如下：2、氧化還原反應方程式配平的有關計算方法——得失電子守恒法。其基本步驟為“二找一列” ：（1）“找”出氧化劑、還原劑及相關的還原產物和氧化產物。2）“找”準一個原子或離子得失電子數。（注意化學式中粒子的個數）（3）根據題中物質的 ‘物質的量’和‘得失電子守恒’“列”出關系式。n（氧化劑）×變價原子個數×化合價變化值（高價 -低價）=n（還原劑）×變價原子個數×化合價變化值（高價-低價）易錯地帶一、注意特殊物質中元素的化合價，如 Na2O2中氧元素、 FeS2硫元素的化合價為 -1.二、配平化學方程式時，化學計量數“ 1”也必須填寫在空格里。三、依據電子得失守恒列等式時千萬不要忽略變價原子的個數。強化突破1．（2017·合肥一模 ）乙醇與酸性 K2Cr2O7溶液混合可發(fā)生如下反應： Cr2O72－＋C2H5OH＋H＋===Cr3＋＋CH3COOH＋H2O（未配平 ）。下列敘述不正確的是 （ ）A．Cr2O72－中Cr元素化合價為＋ 6氧化產物為 CH3COOHK2Cr2O7溶液常用硫酸酸化1molC2H5OH發(fā)生上述反應轉移 2mole－（2017·泉州聯考）氮化鈉和氫化鈉都是離子化合物，與水反應的化學方程式 （未配平 ）如下： Na3N＋H2O―→NaOH＋NH3，NaH＋H2O―→NaOH＋H2。有關它們的敘述：①與水反應都是氧化還原反應；②與水反應后的溶液都顯堿性；③與鹽酸反應都只生成一種鹽。TOC\o"1-5"\h\z正確的是 ( )A．①②③ B．①③C．②③ D．②Cl2是紡織工業(yè)中常用的漂白劑， Na2S2O3可作漂白布匹后的 “脫氯劑”。脫氯反應為 S2O32－＋Cl2＋H2O―→SO42－＋Cl－＋H＋(未配平 )。下列對該反應的說法不正確的是 ( )A．反應中硫元素發(fā)生了氧化反應B．脫氯反應后的溶液顯酸性－－C．根據該反應可判斷還原性： S2O32>ClD．反應中每脫去 1molCl2會生成1molSO24－(2017杭州·模擬 )固體硝酸鹽加熱易分解且產物較復雜。某學習小組以 Mg(NO3)2為研究對象，擬通過實TOC\o"1-5"\h\z驗探究其熱分解的產物，提出如下 4種猜想，其中不成立的是 ( )A． Mg(NO2)2、 O2 B． MgO、 NO2、 O2C． Mg3N2、O2 D． MgO、 NO2、 N2(2017大·連雙基測試 )根據表中信息判斷，下列選項不正確的是 ( )序號反應物產物①KMnO4、H2O2、H2SO4K2SO4、MnSO4②Cl2、FeBr2FeCl3、FeBr3③MnO－4、Cl－2＋Cl2、MnA.第①組反應的其余產物為 H2O和O2B．第②組反應中參加反應的 Cl2與FeBr2的物質的量之比為 1∶2TOC\o"1-5"\h\zC．第③組反應中生成 1molCl2，轉移電子 2molD．氧化性由強到弱順序為 MnO－4>Cl2>Fe3＋>Br2【解析】 反應中KMnO4→MnSO4，Mn元素化合價由＋ 7價降低為＋ 2價， H2O2中氧元素化合價升高，生成氧氣，則其余產物為 H2O和O2，A項正確；由元素化合價可知，反應中只有亞鐵離子被氧化，根據電子轉移守恒 2n(Cl2)＝n(FeBr2)，即 n(Cl2)：n(FeBr2)＝1∶2，B項正確；由信息可知， MnO－4氧化 Cl－為Cl2，Cl元素化合價由－ 1價升高為 0價，轉移電子的物質的量是氯氣的 2倍，生成 1molCl2，轉移電子為2mol，C項正確；氧化劑氧化性強于氧化產物氧化性，由③可知氧化性 MnO－4>Cl2，由②可知氧化性 Cl2> Fe3＋ ，由②可知 Fe3＋ 不能氧化 Br－ ，氧化性 Br2> Fe3＋ ，則氧化性由強到弱順序為 MnO－4> Cl2>Br2>Fe3＋，D項錯誤。(2017孝·感統(tǒng)考)制備 Fe3O4納米顆粒的反應為 3Fe2＋ ＋ 2S2O23－ ＋ O2＋ xOH－===Fe3O4＋ S4O26－ ＋ 2H2O，下列說法正確的是 ( )A．x＝2B．參加反應的 Fe2＋全部作還原劑C．每生成 1molFe3O4，被 S2O23－還原的 O2為0.5molD．已知 Fe3O4納米顆粒直徑為 20nm，則 Fe3O4納米顆粒為膠體（2017·山西模擬 ）某離子反應中涉及 H2O、ClO－、NH＋4、H＋、N2、Cl－六種微粒。其中 N2的物質的量隨時TOC\o"1-5"\h\z間變化的曲線如圖所示。下列判斷正確的是 （ ）A．該反應的還原劑是 ClB．消耗 1mol還原劑，轉移 6mol電子C．氧化劑與還原劑的物質的量之比為 2∶3D．反應后溶液的酸性明顯增強焊接鋼鐵時常用的焊藥為氯化銨， 其作用是消除焊接處的鐵銹。 發(fā)生的反應體系中共有六種物質： NH4Cl、FeCl3、N2、Fe2O3、Fe和X。（1）根據題意，可判斷出 X是 （寫化學式 ）。（2）寫出并配平該反應的化學方程式： 。（3）發(fā)生氧化反應的物質是 ，反應中 4mol的氧化劑能 （填“失去”或“得到”） mol電子。（4）反應中產生了 11.2L（標準狀況 ）的氣體時，被還原的物質的質量為 ?！緟⒖即鸢浮俊窘馕觥?Cr2O72－中O是－2價，Cr元素化合價為＋ 6，A項正確；乙醇失去電子被氧化為乙酸，氧化產物為CH3COOH，B項正確； K2Cr2O7溶液常用硫酸酸化， C項正確；乙醇中碳元素是－ 2價，乙酸中碳元素是0價，則1molC2H5OH發(fā)生上述反應轉移 4mole－，D項錯誤。TOC\o"1-5"\h\z【答案】 D【解析】 反應 Na3N＋3H2O===3NaOH＋NH3中元素的化合價沒有變化，不是氧化還原反應，①錯誤；②正確；氮化鈉和鹽酸反應會生成氯化鈉、氯化銨兩種鹽，氫化鈉與鹽酸反應會生成氯化鈉一種鹽，③錯誤?！敬鸢浮?D【解析】 根據得失電子相等，該反應的離子方程式為 S2O23－＋4Cl2＋5H2O===2SO42－＋8Cl－＋10H＋，從化合價變化的角度分析氧化還原反應， S2O32－和Cl2反應的產物之一為 SO42－，S元素的化合價升高，則 Cl元素的化合價降低，反應中每脫去 1molCl2會生成 0.5molSO24－，A、B正確，D錯誤；根據還原劑的還原性大于還原產物的還原性可知，還原性： S2O23－>Cl－，C正確。【答案】 D【解析】 A、B、C三項中均有化合價的升降，符合氧化還原反應發(fā)生的條件；由于產物中化合價只有降低情況，沒有升高，不滿足氧化還原反應的特征，故 D不成立?！敬鸢浮?D【解析】 反應中 KMnO4→MnSO4，Mn元素化合價由＋ 7價降低為＋ 2價， H2O2中氧元素化合價升高，生成氧氣，則其余產物為 H2O和O2，A項正確；由元素化合價可知，反應中只有亞鐵離子被氧化，根據電子轉移守恒 2n（Cl2）＝n（FeBr2），即 n（Cl2）：n（FeBr2）＝1∶2，B項正確；由信息可知， MnO－4氧化 Cl－為Cl2，Cl元素化合價由－ 1價升高為 0價，轉移電子的物質的量是氯氣的 2倍，生成 1molCl2，轉移電子為2mol，C項正確；氧化劑氧化性強于氧化產物氧化性，由③可知氧化性 MnO－4>Cl2，由②可知氧化性 Cl2>Fe3＋，由②可知 Fe3＋不能氧化 Br－，氧化性 Br2>Fe3＋，則氧化性由強到弱順序為 MnO－4>Cl2>Br2>Fe3＋，D項錯誤?！敬鸢浮?D【解析】 反應的離子方程式為 3Fe2＋ ＋ 2S2O32－ ＋ O2＋ 4OH－===Fe3O4＋ S4O62－ ＋ 2H2O，則 x＝ 4， A項錯誤；反應中 3Fe2＋→Fe3O4，當 3molFe2＋參加反應時，有 2molFe2＋化合價升高， B項錯誤；反應 3Fe2＋＋2S2O23－＋O2＋4OH－===Fe3O4＋S4O26－＋2H2O中，Fe和S元素的化合價升高，被氧化， O2為氧化劑，每生成 1molFe3O4，反應轉移的電子總數為 4mol，其中被 S2O32－還原的O2為0.5mol，被 Fe2＋還原的O2也為0.5mol，C項正確； Fe3O4納米顆粒直徑為 20nm，Fe3O4納米顆粒分散到分散劑中可以形成膠體， D項錯誤。TOC\o"1-5"\h\z【答案】 C【解析】 反應方程式為 3ClO－＋2NH＋4===N2↑＋3H2O＋3Cl－＋2H＋，該反應的還原劑為 NH＋4，故 A錯誤；N元素化合價由－ 3升高到0，則消耗 1mol還原劑，轉移 3mol電子，故 B錯誤；由方程式可知氧化劑和還原劑的物質的量之比為 3∶2，故